浅谈如何提高凝汽器真空度

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)新疆天富南热电有限公司 作者:魏民

  凝汽器是汽轮机组的主要辅助设备之一,它的作用主要是冷却汽轮机的排气,把凝结水重新送入锅炉,在汽轮机的排气口建立并维持高度的真空,使蒸汽所含的热量尽可能多的转变为机械能。作为主要的辅助设备,凝汽器的正常运行对电厂的安全、正常运行起着很大的作用。通过对引起汽轮机凝汽器真空低的原因进行详细分析,逐条排查后,得出真空下降的主要原因,并对相关管道进行技改,提高了凝汽器真空度,机组负荷相应提高,效率大幅度增长。

  某热电厂(二厂)#1 汽轮机组系北京汽轮机厂生产的型号为CC50-8.83/0.98/0.196 单缸、高压、双抽冷凝式、带二次可调及三段不可调抽汽式汽轮机组,自2011 年以来,某厂#1 汽轮机凝汽器的真空开始出现恶化,真空平均值在-0.082Mpa 以下,最低至-0.078Mpa,排汽温度高达45℃。真空下降,排汽温度和压力升高,严重威胁机组的安全经济运行。

1、凝汽器真空下降的危害

  (1)凝汽器真空下降,排汽压力升高。若要维持机组负荷不变,则应增大汽轮机的进汽量,从而引起轴向推力增大以及叶片过负荷。同时可能引起末级叶片过热和不正常的振动。

  (2)凝汽器真空下降,排汽温度相应升高。若排汽温度过高,使排汽缸受热膨胀,与低压缸一体的轴承被抬高,机组中心线偏移,破坏转子中心线的自然垂弧,引起机组强烈振动。

  (3)凝汽器真空下降,排汽温度大幅度升高。凝汽器铜管因受热膨胀使胀口松动,使冷却水漏入汽侧空间,导致凝结水质恶化。

  (4)真空下降,将使机组出力减少,效率降低。

2、凝汽器真空下降的原因分析

  2.1、真空系统严密性差

  在做与真空系统有关的安全措施的过程中,当真空系统阀门关不严密的因素存在时,凝汽器真空缓慢下降,造成的原因可能是处于负压区的设备或阀门有空气被拉入凝汽器内,使真空缓慢下降。汽机检修人员检查了机组后汽缸薄膜安全阀;机组负压侧管路法兰、阀门,如低加至凝汽器热井疏水门、抽气门等;同时对凝结泵入口门盘根进行了检查,未见泄露。真空严密性较好。

  2.2、循环水温度高

  新疆地区夏季气候炎热干燥,使循环水温超过机组设计水温,造成机组真空低,出力下降。运行人员采取排放热水,冷却塔补生水的方式降温,又受到厂区排污量限制,循环水降温效果不明显,机组真空下降。

  调查发现,在夏季,循环水温度最高可达36°~45°,超过机组设计水温,只有通过开大冷却塔补水来降温。但塔的排放只有溢水管和底部排水口。只有将塔里的水排出,生水才能补进降温。但通过溢水管排水是非常不经济的,它排出的是冷却过的凉水,只有从上塔水排水才是最有效的。

  锅炉工业回收水出口在#1 机凝汽器甲侧出水管道上,在此上冷却塔,也可作为冷却塔补水,温度在28°左右,可以考虑将此水直接补进#1 机循环泵入口,给#1 机凝汽器降温。

  2.3、汽轮机轴封压力不正常

  在机组启动过程中,当轴封压力低时,汽轮机高、低压缸的前、后轴封会因压力不足,而导致轴封处倒拉空气进入汽缸内,使汽轮机的排汽缸温度升高,凝汽器真空下降。而造成轴封压力低的原因可能是轴封压力调节伐故障;轴封供汽系统上的阀门未开或开度不足。热工检修人员检查了机组负压侧管路阀门、压力表、水位计、压力变送器活结、排污门等,未泄漏。

  2.4、射水抽气系统工作不良

  在汽轮机组运行过程中,由于季节的变化或是其它因素,使射水池的水温升高,在抽气器的喷嘴处可能会发生汽化现象,从而使抽气工作失常,凝汽器中的不能凝结气体不能及时排出,导致真空下降。造成射水池水温上升的原因可能是夏季环境温度高的影响或是热力系统内有热源排入射水池内,使水温升高。

  运行人员经过检查和切换试验,射水抽气系统基本工作正常。仅是因为夏季射水箱水温较高,加入生水后水温仍然达34℃,超过射水抽气器设计用水温度26℃,使射水抽气器效率下降,抽空气能力降低。可以考虑技改射水箱溢水管路,将射水箱溢水引一路至工业排水渠,射水箱水温较高时,可通过此管路排放热水,射水箱可以多加入生水降低水温,改善射水抽气器工作状态,提高机组真空。

  2.5、凝汽器铜管赃污、堵塞

  某厂(二厂)凝汽器8 年未清洗,铜管结垢较多,管材通流面淤泥沉积结垢,致使流通面光洁度变差,使冷却水流经凝汽器冷却管道时的流动阻力增大,循环水流速减慢,流量减少,对流换热效果变差。同时#1 机循环泵进口暗渠在最末端,一些大的杂物和填料容易冲到此处堵塞凝汽器,影响换热。

  2.6、进入凝汽器的热量多

  进入凝汽器的热水、热气管道不严密,导致进入凝汽器的热量多,引起真空下降。

3、凝汽器真空下降改进措施

  3.1、对循环水管道进行技改

  (1)在#1 机凝汽器甲侧出水(上塔水)管道与热网排污管道连接处加三通。

  (2)装DN200 调节阀门

  (3)热网排污管道上再增加DN200 阀门,隔断去热网管道。

  (4)从锅炉工业回收水流向#1 机凝汽器甲侧出水(上塔水)管道,引入一条φ133 管道,进入#1 机#1循环泵进口处,作为补充水。此工业回收水管水温是28℃左右,接近循环水温度,符合凝汽器运行条件。

  (5)从甲侧循环水出口,另引一条φ219 管道进入排污井,降低水温。

  (6)循环泵坑排污泵出口管道由DN80 改为DN100,阀门由DN50 更换为DN65,增加排水量。

  3.2、对凝汽器铜管清洗并加装反冲洗阀门

  1)用打压机对凝汽器铜管人工清洗。

  2)在凝汽器甲、乙侧进口管段处装DN200 阀门,用来对凝汽器反冲洗。

4、效果检查

  通过对凝汽器真空下降的技术改造,凝汽器铜管堵塞严重现象得以改变,凝汽器铜管流通面积增大。凝汽器真空值逐渐上升,达到-0.083Mpa 以上。机组得以正常运行。

5、效益

  5.1、经济效益

  根据凝汽器真空度每提高1%,煤耗降低1.97g/(kWh)。

  技改后,凝汽器真空由活动前的-0.078Mpa 上升至活动后的-0.083Mpa,真空度提高了6.4%。该机组是50MW 机组,每天发电1 200 000kWh,共节约煤炭15.1 吨,按180 元/吨计算,每天节约发电成本2723 元。

  5.2、社会效益

  技改后,每天节约煤炭15.1 吨,换算成标煤是10.78 吨,每吨标煤可排放二氧化碳2.5 吨,由此可知,每天可减少二氧化碳排放26.96 吨。

6、结束语

  通过仔细观察分析,并对影响凝汽器真空下降的几个原因进行技改,彻底解决了某厂(二厂)#1机真空下降的缺陷。使机组得以正常、经济、安全运行。同时为火力发电厂解决类似问题积累了经验。

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